Энергомашиностроение 82г
Метод уравновешивания вращающихся дискретно распределенных масс
Расчет тепловых схем паротурбинных установок
Об экономичности работы ступени центробежного нагнетателя
Коэффициент потерь в рабочем колесе при использовании ВРА
О влиянии сепарирующих устройств
Особенности гидравлических схем
Повышение усталостной прочности
Пути повышения стойкости
Свойства металла двухслойных трубопроводов ДУ 850 и 350
Влияние термомеханических режимов
Влияние режимов термической обработки
Усталостная прочность соединений
Дистанционное исследование металла
Анализ повреждаемости маслоохладителей
Диспетчеризация энергетического хозяйства
Производство и распределения энергоносителей
Проектирование и внедрение средств механизации
Стенд для коррозионных испытаний
Повышение экономичности тягодутьевых машин
Некоторые характеристики работы топок
ВДНХ «Работать эффективно и качественно»
Совещание руководителей экономических служб
Состояние и пути снижения металлоемкости
Устройство для измерения полей температур
Повышение эффективности охлаждения
Экспериментальное исследование виброактивности
Колебаний вала при возникновении автоколебаний
Испытания сотовых уплотнений в воздушной среде
Расчет нестационарных термоупругих напряжений
Влияние тепловой нагрузки
Исследование влияния размеров промежуточных перегородок
О численном расчете гидромеханического клапана
Влияние ребер на жесткость конструкции
Состояние поверхностного слоя стали 06Х12НЗД
Испытание антифрикционных свойств сплавов
Деформация керамических стержней
Расчетный метод определения применимости материалов
Новые оценочные показатели
Социалистическое соревнование
Новое оборудование для изготовления мембранных змеевиков
Автоматизация фото-обработки рентгенограмм
Проблемы коррозионного растрескивания
Сварка трубопроводов из аустенитной нержавеющей стали
Рекомендации по контролю и устранению МКР
На ВДНХ «Новаторы СЭВ81»
Внедрение резьбонарезных головок
Сталь марки ЭП842
Строительство тепловых электрических станций
Устройство для отбраковки и транспортировки шаровых тел
Котел-утилизатор КН-80/40
Основные направления работы отрасли по экономии материальных ресурсов
Применение в конструкциях машин широкополочных балок
Реактивные усилия и расходы при критическом истечении вскипающей воды
Влияние промперегрева на роль ЦВД
Экспериментальная проверка расчета линзовых компенсаторов
Исследование диффузора центробежного двустороннего вентилятора
К расчету опорных подшипников горизонтальных гидротурбин
Использование силицированного графита
Линии изготовления точно-литых деталей
Свойства перлитной стали 15Х1М1ФШ
Исследование газовой атмосферы нагревательной печи
Определение допусков на метрологические характеристики контрольных отражателей
Повышение защитных свойств стекло-эмалей
Исследование плотности разъемных и сварных соединений
Испытания изделий на герметичность
Исследования гелиевой плотности фланцевых соединений
Турбостроители соревнуются за экономию топливно-энергетических и материальных ресурсов
Применение ГТЭ-150 в энергетике
Введение в эксплуатацию гидротурбин диагонального типа
Комплект измерительной системы частоты вращения ротора турбины
Преобразователь частоты ДУС-1
Леонид Александрович Шубенко-Шубин
Особенности освоения микропроцессорных средств в энергомашиностроении
Крупнейшие гидромашины насосотурбинных агрегатов зарубежных ГАЭС
Насосо-турбинный гидроагрегат ГАЭС Горнберг
Конструкция многоступенчатого лабиринтного кольцевого уплотнения
Научно-техническое творчество молодежи
Изобретательство и рационализация — резерв экономии
Изменение технологического процесса обработки ковочных и обрезных штампов
Использование показателя патентной защиты
Оценка технического уровня и качества нового изделия
Особенности и порядок расчета патентно-правового показателя
Пути экономии электроэнергии при сварке на Атоммаше
Потребление электроэнергии при сварке отдельных узлов первых корпусов
Внедрения техники ИК-электро-нагрева
Пора технической зрелости
Математическая модель и алгоритмы решения программного комплекса
Разработка и исследование трансзвуковой компрессорной ступени
Интенсификация теплообмена в трубе переменного сечения
Влияние водно-химических факторов на повышение надежности ПВД
Зависимость кинетики распада молекул
Совершенствование водно-химического режима энергоблоков
Снижение средней скорости воды в трубной системе ПВД
Состояние и перспективы производства мембранных поверхностей нагрева котлов
Технологичность конструкций роторов с верховой посадкой лопаток
Предложения по совершенствованию технологии облопачивания ЦКР с ВПЛ
Интенсификация режимов предварительной термической обработки поковок
Технология восстановления и упрочнения штоков и шпинделей арматуры
Оценка работоспособности соединений стали 08Х18НЮТ, паянных припоем ПЖК-1000
Пульсации температур в приводах СУЗ
Результаты натурных испытаний гидротурбины ГЭС Мактаквак
Определение расхода с помощью аппарата Гибсона
Комплексная автоматизация испытаний приводов СУЗ в условиях серийного производства
Испытания приводов СУЗ в сборе
Испарители мгновенного вскипания к энергоблокам 500 и 800 МВт
О погрешностях измерения рулетками
Новые термокарандаши для контроля температуры при нагреве стальных изделий
Консервация газотурбинной установки ГТН-6 в виде моноблока
Сжигание топлив в кипящем слое
Эксплуатационные испытания котла
Эффективность сжигания топлива в кипящем слое
Дмитрий Гаврилович Кузнецов
В семье единой
Из опыта патентно-лицензионной работы
Изобретательская и патентно-лицензионная работа в ВПТИэнергомаше

Повышение усталостной прочности новых конструкций рабочих колес поворотнолопастных гидротурбин

Детали механизма поворота лопастей поворотно-лопастных гидротурбин подвергаются воздействию переменных усилий, возникающих в связи с изменениями давления в полостях сервомотора рабочего колеса. Эти изменения давления определяются характером нагрузки в системе потребления электроэнергии и зависят, с одной стороны, от ее мощности, с другой,— от чувствительности системы регулирования гидроагрегата.
Впервые измерения пульсаций давления в полостях сервомотора рабочего колеса были проведены сотрудниками ПО «Ленинградский металлический завод» на Верхне-Туломекой ГЭС в 1967 г. в связи с тем, что на одной из турбин этой электростанции произошла усталостная поломка пальца рычага механизма поворота лопастей. Такого же рода поломка серег механизма поворота наблюдалась на одном из агрегатов Борисоглебской ГЭС.
Впоследствии систематические замеры изменений давления в полостях сервомоторов проводились на агрегатах различных ГЭС сотрудниками НПО ЦКТИ (Верхне-Туломской, Борисоглебской» Воткинской, Каховской, Киевской, Волжской имени XXII съезда КПСС). Результаты этих исследований были опубликованы.
Проведенные исследования и анализ причин разрушения серег и рычага показали, что для обеспечения надежной работы механизма поворота лопастей следует при его проектировании исходить из необходимости получения достаточных запасов усталостной прочности всех его основных элементов.
Для конструкций рабочего колеса, у которых привод лопастей осуществляется с помощью крестовины, необходимо оценивать усталостную прочность штока, крестовины, пальца крестовины, серьги, рычага и цапфы лопасти.
В случае нестационарной переменной нагруженно-сти, характерной для деталей механизма поворота лопастей, оценку усталостной прочности следует производить путем расчета коэффициента запаса, исходя из гипотезы суммирования усталостных повреждений [21. Такой расчет, однако, является довольно трудоемким и требует большого объема исходной информации о нагрузках и характеристиках прочности. Сравнительные расчеты, проведенные для рычагов механизма поворота ряда ГЭС, на которых замерялись нестационарные нагрузки привода лопастей, выполненные двумя методами: исходя из гипотезы суммирования повреждений и по формуле Кинасошвили — Серен-сена [3]: где а_х — предел усталости материала детали при симметричном цикле нагружения; ка — эффективный коэффициент концентрации напряжений; га — масштабный фактор; — коэффициент, учитывающий влияние асимметрии цикла нагружения; оа и от — амплитуда динамических напряжений и средние напряжения цикла в рассчитываемой детали.
Напряжения оа и ат изменяются в зависимости от режимов работы агрегата и определяются необходимыми усилиями сервомотора рабочего колеса на открытие и закрытие, как показано в работе [1], причем число изменений нагрузки, действующей на детали, имеет порядок 10а циклов в год. Таким образом 107 циклов детали механизма поворота набирают в среднем через 10 лет.
Тяжело нагруженные детали механизма поворота выполняются из высокопрочных сталей типа 34ХН1М, 34ХНЗМА, 15ХМ. При работе их в масляной среде и обычно действующих нагрузках коэффициенты запаса по усталостной прочности оказываются порядка я = 2 ~ 3, что, как показывает практика эксплуатации гидротурбин, достаточно для обеспечения безаварийной работы турбины.
Пределы усталости для этих сталей, определенных на лабораторных образцах диаметром 8... 10 мм, равны а 1-300 400 МПа (ориентировочно можно
считать, что для лабораторных образцов при изгибе и симметричном цикле нагружения предел усталости составляет половину предела прочности при растяжении а-д).
В последнее время производственным объединением турбостроения «Ленинградский металлический завод» разработана новая конструкция рабочего колеса, при использовании которой существенно уменьшена вероятность загрязнения рек от протечек масла из рабочего колеса. В рассматриваемой конструкции детали механизма поворота лопастей находятся в воде и, следовательно, должны быть рассчитаны на коррозионно-усталостную прочность. Кроме того, поскольку в рабочем колесе в узлах трения применяются втулки из эпоксидной композиции, для обеспечения их нормальной работы на сопрягаемые детали напрессовываются втулки из нержавеющей стали.
Обеспечение необходимых запасов усталостной прочности такой конструкции оказывается сложной задачей, так как при работе в воде вообще не существует предела усталости [4—6]. При увеличении количества циклов усталостные характеристики материалов непрерывно снижаются и в этом случае можно говорить лишь о некотором условном пределе усталости при определенном количестве циклов, например, равном УУ=107. Из литературы [4] известно, что этот условный предел усталости на базе УУ=107 ч-2-107 циклов для всех перлитных сталей на лабораторных образцах находится на уровне <т^_1=Ю0 ч- 150 МПа, т. е. снижается по сравнению с испытаниями на воздухе или в масле примерно в 3... 3,5 раза.
Кроме того, напрессовка втулок также приводит к снижению усталостных характеристик деталей примерно в 2 раза [7, 8] из-за концентрации напряжений и явлений фреттинг-коррозии у границ втулок.
Таким образом, создание конструкции рабочего колеса с механизмом поворота лопастей, работающим в воде, равнопрочной конструкции рабочего колеса с механизмом поворота лопастей, работающим в масле, требует применения не перлитных, а нержавеющих сталей, причем с большим содержанием хрома и никеля (порядка соответственно 18... 20 и 8... Ю %), что приводит к существенному увеличению стоимости конструкции и усложнению технологии ее изготовления. С другой стороны, этот же эффект может быть достигнут применением специальных технологических мероприятий, повышающих предел выносливости деталей механизма поворота лопастей.
Очевидно, что эти мероприятия должны сводиться, во-первых, к защите наиболее напряженных мест деталей от воздействия воды, т. е. должны быть разработаны надежные способы гидроизоляции этих мест, во-вторых, желательно принять меры для нейтрализации разупрочняющего влияния напрессовки втулок из нержавеющей стали.
В рассматриваемых конструкциях гидроизоляция деталей механизма поворота осуществляется нанесением на их поверхность защитных покрытий.
Из технологических способов повышения долговечности деталей наиболее эффективным средством является создание в поверхностном слое детали остаточных напряжений сжатия [9]. Эти напряжения могут создаваться различными технологическими средствами, например дробеструйной обработкой, обработкой пучком проволоки, накаткой шариками, роликами и т. д.
В зависимости от применяемой технологии упрочнения меняется глубина деформированного слоя. Как показали исследования, наиболее эффективным методом упрочнения деталей, имеющих форму тел вращения, является метод обкатки роликом. Ои широко используется, например, в судостроительной промышленности при упрочнении гребных валов в зоне напрессовки на них втулок [101.
Глубина упрочненного слоя ориентировочно может быть определена по формуле где I — глубина упрочненного слоя, мм; р — усилие обкатки, Н; ат — предел текучести материала детали, МПа.
Исследование зависимости эффективности упрочнения обкаткой от глубины деформированного слоя для крупных деталей показывает, что наилучший эффект, позволяющий полностью нейтрализовать вредное влияние напрессовки втулки, достигается при глубине
упрочненного слоя порядка 5... 7 мм. При этом необходимые усилия обкатки для сталей с пределом текучести ат=500 н-700 МПа оказываются равными р—25 -г- 70кН.
Более подробные сведения о необходимых величинах усилий обкатки для валов различных диаметров из сталей разных категорий прочности содержатся в литературе [11].
Другим средством защиты деталей от концентрации напряжений и фреттинг-коррозии, вызванных напрессовкой втулок, является посадка их на эпоксидную композицию, армированную стекловолокном и нанесенную на поверхность детали под втулкой. Оказывается целесообразным для повышения эффективности защиты нагнетать под давлением эпоксидную композицию в зазор между втулкой и защищаемой деталью.
Некоторые из упомянутых выше средств упрочнения применяются при создании новых конструкций крупных рабочих колес поворотно-лопастных турбин. Это позволило обеспечить необходимые запасы прочности деталей механизма поворота этих гидротурбин.



 
Яндекс.Метрика